ケージドアミノアシルtRNAによる細胞内非天然アミノ酸導入蛋白質の作成

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本研究では、細胞内でのアミノアシルtRNAの分解を防ぐため非天然アミノ酸のαアミノ基に光脱保護可能な保護基をつけたケージドアミノアシルtRNAの作成を試みた。光脱保護可能な保護基はいくつか存在するが、その中から細胞内にて安定に存在し、短時間の光によって細胞への毒性がないものを選択し、合成することができた。作成したケージドアミノアシルtRNAは水溶液中にて安定に存在し、385nm以上の高圧水銀ランプの光を利用することによって、30秒で90%の脱保護が可能であることがわかった。この照射光には、翻訳反応および生細胞への阻害効果がないことも調べた。これまでに報告されていたケージドアミノアシルtRNAでは、脱保護に用いる光が紫外光であった。また、脱保護に用いる強い光の長時間照射によって翻訳系や細胞に毒性をを示していた。このままではアミノアシルtRNAのアミノ酸脱離速度が再度問題になる。今回作成したケージドアミノアシルtRNAは、脱保護速度および照射光の毒性が低く、今後の利用が期待される。ケージドアミノアシルtRNAを細胞へ導入し、細胞内での非天然アミノ酸導入蛋白質合成を試みた。作成したケージドアミノアシルtRNAの細胞への導入方法はリポフェクションや、エレクトロポレーション等を検討した。細胞へのダメージや導入されるケージドアミノアシルtRNA量を調べ、最適条件を検討した。しかしながら、本年度内までに開発したケージドアミノアシルtRNAでは細胞内で分解されてしまうことがわかった。一方で、In vitro蛋白質合成においては、開発したケージドアミノアシルtRNAが翻訳溶液内で速やかに脱保護され、光制御型蛋白質合成を可能にした。この技術はタンパク質合成を光刺激によって操作するため、時空間的なタンパク質合成の光制御でもあることを明らかにした。